Чиллер для охлаждения лазерной резки

Современное лазерное оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ) применяется для бесконтактной обработки различных материалов с высокой точностью. Основа станков для генерации высокоэнергетического светового (лазерного) излучения – это лазерная трубка в виде герметичного стеклянного цилиндра, в котором находится газовая смесь (гелий, азот и углекислый газ), анод, катод, оптические линзы и зеркала (полностью непрозрачные и прозрачные) и специальные каналы с циркулирующей охлаждающей жидкостью. Газовая смесь в лазерной трубке при подаче электрического напряжения провоцирует монохромное излучение световой волны определенной длины, концентрируемое и направляемое с помощью оптической системы на обрабатываемый материал.

Головка излучателя с помощью электромотора, установленного на направляющих, способна двигаться с высочайшей точностью над рабочим столом с заготовкой, строго придерживаясь программных управляющих команд. С помощью тонкого лазерного луча происходит сильный нагрев поверхности и испарение материала в месте воздействия, осуществляется бесконтактная его обработка: гравируется запрограммированный рисунок на обрабатываемом изделии, формируются контуры, вырезаются детали. И виртуальная идея в виде созданной разработчиком компьютерной модели получает своё воплощение в реальном изделии, заготовка получает новую форму или приобретает новый вид.

Преимущества лазерной обработки: универсальность, минимальная толщина создаваемого шва, низкая себестоимость, отличное качество (высочайшая точность резки и очень аккуратные края среза), широкий спектр обрабатываемых материалов, в том числе дерево, шпон, акрил, оргстекло, бумага, картон, кожа, ткань, фанера, стекло, керамика, камень, некоторые виды пластика. Благодаря своим преимуществам лазерная технология нашла своё применение как в кустарном производстве, так и в промышленности, основное отличие только в мощности используемого лазера.

Но у бесконтактной технологии лазерной резки, особенно в промышленных масштабах, есть крупный недостаток: повышенное тепловыделение, ввиду того, что в процессе работы энергия направлена не только на генерацию излучения, но и на выделение тепла в излишнем количестве. От этого снижается производительность и значительно сокращается рабочий ресурс лазерного излучателя вплоть до выхода его из строя от перегрева, так как оптимальная рабочая температура составляет 15 … 17°С.

Для обеспечения стабильности эффективного функционирования лазера при интенсивной его работе используется система отведения избытка тепловой энергии с использованием теплоотводящей жидкости (обычно применяется дистиллированная вода), циркулирующей внутри лазерной колбы. Охлаждающая жидкость под давлением поступает через входной штуцер, преднамеренно расположенный рядом с точкой выхода лазерного луча для предотвращения разрушения стеклянной оболочки от перегрева, и уходит через выходной штуцер на другом конце лазерной трубки, формируя проточную систему и поглощая по пути движения избыточное тепло.

Нагретая дистиллированная вода из системы охлаждения лазерного станка транспортируется в ёмкость-теплообменник, где она должна вновь стать холодной. Чем мощнее станок и чем выше температура воздуха в помещении, тем больше объём используемой воды (если считать усреднённо, то расход 3,5 литра за 1 минуту). Для мощных лазерных установок может потребоваться накопительная ёмкость объёмом до 100 литров, а значит и дополнительное пространство. Также нужно строго соблюдать чистоту воды и контролировать её температуру, так как при сильном нагреве необходимо будет остановить станок и заменить воду на холодную. К тому же при одновременной работе нескольких лазерных установок сильно увеличивается влажность воздуха и требуется его вентиляция и осушение.

Таким образом проводить охлаждение мощного лазерного оборудования достаточно сложно и трудоёмко. Именно поэтому в таких случаях применяют чиллеры, которые способны охлаждать жидкость значительно быстрее, используя при этом значительно меньший объём воды и автоматически контролируя температуру. Немаловажное достоинство чиллеров в том, что температура охлаждаемого лазера может быть ниже, чем температура окружающего воздуха, поэтому чиллеры можно применять для охлаждения в жаркое время года, когда пассивное водное охлаждение не работает.

Чиллеры эффективно осуществляют принудительный отвод лишнего тепла от мощных лазерных установок для исключения перегрева и остановки лазера даже при длительной его работе на максимальной мощности. Их смело можно использовать для охлаждения лазеров мощностью свыше 100 Вт. Они способны стабильно поддерживать заданную температуру с большой точностью и автоматически сигнализируют индикацией и звуковым сигналом о нагреве охлаждающей жидкости выше установленного значения. А так как объём используемой при этом жидкости в разы меньше и значительно сокращены габариты охлаждающей системы, то появляется возможность интенсифицировать производственный процесс.

При подключении чиллера его входные и выходные штуцера присоединяются к соответствующим отверстиям охладительной системы лазерной установки через шланги. И чиллер, и лазер желательно подключать к одному источнику электропитания, чтобы их запуск происходил одномоментно.

Но на практике применение чиллера для охлаждения лазера усложняет систему охлаждения и повышает её стоимость за счёт повышенного электропотребления и относительно высокой цены. Однако следует иметь в виду, что стоимость лазерной трубки сопоставима со стоимостью чиллера, поэтому во избежание её поломки от перегрева применение чиллера будет оправдано. Также его использование целесообразно при высокой интенсивности производства, потому что такой холодильный агрегат чаще всего является единственным способом, гарантирующим бесперебойное, эффективное и правильное функционирование лазерного оборудования.

Специалисты компании «ЧИЛЛЕР-ПРО» помогут с подбором чиллера для охлаждения лазерного оборудования, учитывая потребности и объём конкретного производства, длительность работы лазерного оборудования в течение смены, температуру воздуха в цехе, мощность лазерного оборудования. Все поставляемые нами чиллеры имеют сертификат качества. Мы осуществим монтаж и пусконаладочные работы.